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JP2003530999A - 成膜化した収着体を用いる流体混合物の分離 - Google Patents

成膜化した収着体を用いる流体混合物の分離

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Publication number
JP2003530999A
JP2003530999A JP2001578071A JP2001578071A JP2003530999A JP 2003530999 A JP2003530999 A JP 2003530999A JP 2001578071 A JP2001578071 A JP 2001578071A JP 2001578071 A JP2001578071 A JP 2001578071A JP 2003530999 A JP2003530999 A JP 2003530999A
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JP
Japan
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membrane
separation
carbon
sorbent
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001578071A
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English (en)
Inventor
アンドレアス ノアック
Original Assignee
メンブラナ ムンディ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Priority claimed from DE10019695A external-priority patent/DE10019695A1/de
Priority claimed from DE10019711A external-priority patent/DE10019711A1/de
Application filed by メンブラナ ムンディ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング filed Critical メンブラナ ムンディ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
Publication of JP2003530999A publication Critical patent/JP2003530999A/ja
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/229—Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor

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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は流体混合物を分離するための装置及び方法に関し、該装置は収着性多孔質体を具備し、該多孔質体は少なくとも1つの外部表面で分離層と直接接触している。さらに、本発明の装置は熱脱着エネルギーの多孔質体への特定の導入のために非対称的に加熱することを果たすユニット及び分離層を透過する物質を取り除くためのユニットにより提供される。前記分離層はポリマー、炭素繊維及び炭素様材料及び／又は金属性材料及び／又は酸化物及び非酸化物セラミック材料及び／又はガラスを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は流体混合物を分離する装置及び方法、及び膜又は膜のように作用する
気体分離システムの性能を高める方法に関する。 液体、気体及び蒸気の流体混合物は膜上で分離することができる。液体材料混
合物はペルトラクション（pertraction）を用いて膜上で分離され、該流体混合
物の1つの成分は該膜によって保持され、該混合物の第二の成分は該膜を透過す
る。この方法で、透過物は受け取られ、液相によって膜の後ろに除去される。 いわゆる予備蒸発法（prevaporation）において、液体流体混合物を膜と接触
させ、該混合物中の1つの材料は保持され、第二の材料は該膜を透過し、真空内
で該膜の後ろに蒸発させられる。 膜上の蒸気又は気体の分離は蒸気又は気体の透過により生じ、再び該混合物の
材料は該膜を透過し、該膜の後ろに除去される。 すべての列記した場合において、透過は、膜を透過し、又は膜を透過できる材
料の濃度勾配によって促進される。
【０００２】 多孔質膜を用いることによる気体流体混合物の分離について、特に4つの分離
機構が知られている。 1. 膜の細孔を通るクヌーセン拡散において、成分の異なる分子量による分離。 2. 分子篩効果による分離、気体混合物のより小さな分子は特化した細孔を通る
ことができ、より大きな分子せき止められる。 3. 細孔内の気体混合物の個々の成分の分縮及び細孔を通る凝集した気体成分の
その後の除去による分離 4. 細孔表面で気体混合物の個々の成分の選択的な吸着、それに続く細孔を通る
吸着分子の表面拡散による分離。
【０００３】 上記機構は、特に分離の選択性に関して著しく異なっている。機構１の選択性
は一般に非常に低いが、機構２の選択性は膜中の細孔サイズの正確な適合に依存
し、そのようなモレキュラーシーブ膜の製造において高度に要求される。これら
の膜の主な限定因子は分離されるべき成分の凝集の分圧であり、該分圧はシステ
ム温度に依存し、細孔がサブナノ領域でできる限り小さくなければならない理由
であり、故に分離は限定的な外部条件の下でのみ行われる。さらに、非常に一様
な細孔分布が要求され、この細孔サイズの範囲で容易に生成できない。 第４の機構は外部分離条件に関して最も柔軟であるが、それは膜の組成につい
て高度な要求があり、その吸着能は実質的に選択性を決定する。従来から知られ
ている一般的な2層膜システムは活性な分離層と多孔性の支持層からなる。これ
らの膜は複合膜又は非対称性膜として設計される。 複合膜に関して、薄い活性な分離層は多孔性支持層の上に設けられ、多孔性支
持層自身は1つ以上の多孔性層からなる。非対称性膜は一般に多孔性ポリマーシ
ステムであり、薄く一様で活性な分離層が膜の片面に形成されるような方法で、
後で修正される。
【０００４】 従来から知られている膜分離方法において、負圧又は真空が膜の分離層の裏に
存在し、及び／又は正圧が膜の凝集サイドで使用されるために、透過する成分で
ない材料のために原動力を形成する要求される濃度勾配が生じる。低温は一般に
分離の選択性においてプラスの効果を有するために、そのような圧力操作された
膜システムにおける処理温度は一般にできる限り低い。 吸着膜は、さらに流体混合物の特に強く吸着する成分（細孔の吸着部分を塞ぎ
、それらを効果的に遮断する）に敏感であるという欠点を有する。これらの強い
吸着成分、例えばしばしば不可避的に存在する水蒸気は、通常の技術的に適用可
能な負圧の下で、辛うじて除去できるものであり、作動条件の下でそのような膜
システムの効率が相対的に早く減少する理由である。この問題を避けるために、
分離されるべき気体混合物は、予め念入りに乾燥させ、又は不要なものを取り除
くことが必要である。従来から知られている流体混合物の分離のための膜分離方
法に関して、膜遮断物質が容易に取り除け、簡単に形成される選択的な膜システ
ムが必要とされる。さらに、形成するのに制限なく、一般的に適用でき、低圧で
作動する膜分離装置が必要とされる。 非常に大きな分子、又は脱着され難い分子が膜を透過し、脱離工程で吸着剤か
ら放出されないため、細孔凝縮及び表面流動の分離機構に従って作用する、膜は
容易に動きが妨げられる。これらの膜は脱着サイドから「充填」して、最終的に
膜の目詰まりを導く。
【０００５】 このような背景の下で、本発明の目的は流体混合物の分離のための装置及び方
法を提供することであり、該装置及び方法は膜から強く吸着する分子を効果的に
除去でき、技術的に簡単な方法で、流体混合物から個々の成分のコストパフォー
マンスに優れた分離を与える。本発明のさらなる目的は、種々の分離作業が最適
に使用できる流体混合物の分離装置を提供することである。 さらに、本発明の目的は、速い透過流動で、同時に膜の中毒及び汚染に対して
感受性の低い優れた選択性を与える膜装置を提供することである。 さらに本発明の目的は連続的に作動させた分離膜の簡単な無害化の方法を提供
することである。 上述の目的の解決手段は特許請求の範囲の独立項の構成から与えられる。好ま
しい実施態様はそれぞれの従属項に示される。 装置に関する目的は、流体混合物の分離装置による本発明により解決され、該
装置は、少なくとも1つの外面が分離層と直接接触している収着性多孔質体、そ
の多孔質体への熱脱着エネルギーの目的とされた導入のために非対称的に加熱す
るための手段、気圧傾度を生成するための手段、さらに分離層に浸潤する物質を
除去するための手段、ポリマー、炭素繊維、及び炭素様材料及び／又は金属性材
料及び／又は酸化物及び非酸化物セラミック材料及び／又はガラスからなる分離
層を具備する。
【０００６】 方法に関する目的は、少なくとも2つの成分の流体混合物の分離方法による本
発明により解決され、該方法は、 a）分離層を第一作業領域で分離されるべき流体混合物と接触させる工程と、 b）分離層により少なくとも1つの成分を収着体に浸透させる工程と、 c）吸着チャネルとして作用する収着体の領域を通して分離されるべき流体混合
物の少なくとも1つの成分を収着体の脱着領域に移動させる工程と、 d）脱着領域に存在する成分の少なくとも1つの第二作業領域への、熱的にサポー
トされた脱離工程を含む。 本発明のさらに別の方法に関する局面は、膜及び／又は膜のように作用する気
体分離システムの選択性及び／又は透過性を増大する方法であり、好ましくは少
なくとも1つの主成分及び1つの第二成分が分離層及び／又は膜システムを少なく
とも部分的に透過し、1つの主成分は選択された圧力及び温度条件で第二成分よ
りも少なくとも10倍短い滞留時間を有し、膜又は膜のように作用する気体分離シ
ステムはインサイツで非対照的に加熱される。
【０００７】 本発明において、第一作業領域は、分離層の滞留サイド又は膜の供給サイドの
領域であり、第二作業領域は、透過サイドの領域であることは理解される。本発
明において、両方の作業領域は基本的に相互に結合された流体密封であることが
好ましく、そのため個々の流体成分は分離層を透過して、第一作業領域から第二
作業領域へ移動することが必要である。 本発明の収着体の非対称的な加熱は、基本的に、収着体の個々の部分、領域又
は表面のみがその温度を変更されること、すなわち加熱又は冷却されることを意
味する。非対称的な加熱は、透過物の温度上昇を導き、滞留物の温度上昇の少な
くとも50％高く、好ましくは少なくとも200％、特に好ましくは少なくとも500％
高い。 本発明の重要な要素はいわゆる収着体である。これは吸着性材料から形成され
る多孔質体が好ましい。本発明の収着体、少なくとも1つのその外部表面は分離
層と接触し、分離層の外側から収着体への流体混合物の1つ以上の成分の選択的
な透過を与える。膜を通過する透過物は、収着体の細孔システムに吸着、化学吸
着及び／又は吸収される。収着体は、多量の透過物が細孔システムに吸収され、
中間に貯蔵されるような大きさを有するのが好ましいであろう。 吸着作用体は幾つかの機能を有する。一方、それは分離層の支持体として作用
し、十分な機械的安定性を提供するが、その収着性能によりその収着性体は流体
分離装置の作動中に、分離層から膜毒素を除去し、その毒素はその収着性体によ
って分離層から除去され、その細孔システムに吸収され、貯蔵される。 用語「吸着性」は、吸着及び吸収、同様に化学吸着、物理吸着等のその他のす
べての種類のために以下で使用される。
【０００８】 驚いたことに、膜を吸着性支持体に作用させることによって、分離装置の作動
中に膜毒素を連続的に除去することができ、膜毒素は膜に非常に強く吸着され、
又は保持される物質であり、そのため膜表面を遮断し、不活性にすることが観測
された。 さらに、分離体は、膜を汚染し、詰まらせる可能性のある物質が、おそらく表
面流動機構によって、膜分離層から支持体に流出し、長時間その微細孔システム
に貯蔵されることを提供する。強く吸着する場合であっても、膜に強く結合した
物質は支持体に連続的に移動し、そのため分離層には膜毒素が残っていないこと
が観測できるかもしれない。 膜を高い多孔性及び大きな内部表面を有する吸着体と接触させることによって
、基本的に移動可能であるが、収着体の内部表面から脱着するのが難しい物質は
膜自体から速やかに流出できる。この方法において、これらの種が表面上のある
種の凝集した膜と結合することを防ぎ、次いで個々の種よりも目に見えて減少し
た蒸気圧を有する（ケルビン方程式を比較する）。さらに、収着体の大きな内部
表面は吸着体と流体相の間の効果的な交換面を増加させ、吸着しにくい種の効率
的な脱着速度を加速する。
【０００９】 膜毒素を多孔質体に移動させる駆動力は、熱力学的及び動力学的理由を有する
。熱力学的に、吸着エンタルピーは、支持体の微細孔システムにおいて、膜の表
面上又は細孔内よりも高い。これは、主に担体のかごのような細孔に関係し、分
離層のスロット細孔よりも強い吸着を与える。より低い濃度勾配の方向への表面
の集合的な吸着流動、同様に膜の後ろへの気体流動が脱着限界に対して表面に強
く吸着される分子でさえ移動させるため、動力学的な利点は膜毒素の担体への移
動である。 収着体は、膜自身、透過成分の下流の表面流動又は毛細管流動によって、すべ
ての膜分離方法の実際のボトルネックからすべての透過物のフローオフをサポー
トする。それは大きな交換面を提供して、エネルギー的に有利な脱着を与え、膜
の後ろ側に透過物の凝集を避け、こうして蒸気圧を減少させる。さらに、それは
分離層又は膜のために担体を提供し、好ましくは体積に関係する最大外部表面を
実現する。
【００１０】 本発明の装置は、従来の膜分離方法と吸着フィルターとの組み合わせとして、
原理的に理解されるかもしれない。連続的に作動する従来の膜分離方法において
、選択的に膜を通過する透過物が負圧によって透過サイドに除去され、従って、
透過及び滞留における物質の分離が生じ、吸着フィルターは流体流動から個々の
成分を濾過し、その成分はフィルターの細孔システムに吸着して保持される。 従来の吸着フィルターは、すべての吸着部位が塞がった時に交換され、脱着に
よって不連続的に再生されなければならない。この再生は、熱蒸気を吹きかけ、
次いで吸着材料を乾燥し、真空脱離等によって一般に行われる。 本発明は、単純な熱により膜上の流体混合物の連続的な分離と有利に結合する
が、不連続的な脱着は通常の吸着フィルターにより可能である。こうして、連続
的に作動する物質分離方法が得られ、高い負圧で透過物を脱着する必要としない
で作動し、それに関連する欠点を避ける。 本発明の装置／本発明の方法は、膜及び／又は膜のように作用する気体分離シ
ステムの選択性及び／又は透過性を増加させるのに特に有用であり、好ましくは
1つの主成分と少なくとも1つの二次成分が分離層及び／又は膜システムを少なく
とも部分的に透過し、1つの主成分は選択した圧力と温度の条件で二次成分より
も少なくとも10倍短い滞留時間を有し、膜又は膜のように作用する気体分離シス
テムはインサイツで非対称的に加熱される。
【００１１】 流体混合物の分離のための本発明の装置は、任意の外部形態を有する収着体が
提供されるような方法で形成されるのが好ましく、多孔質収着体の表面と直接結
合又はその表面と少なくとも直接接触する分離層を1つのサイドに有するのが好
ましく、その接触は分離層と収着体との間の物質の逸脱を提供する。さらに、該
装置は、収着体と別の方向を向く膜分離層の外部サイドが分離されるべき流体混
合物と接触させられるように形成され、非透過物質は膜の外側から保持物として
再び除去される。 干渉する、又は吸着しにくい第二成分が1ppm〜50体積％の間の濃度で供給材料
中に存在する場合、本発明の装置は分離されるべき流体混合物から主成分のほと
んど干渉のない分離を提供する。 ここで、非常に大きな分子でさえ、脱着工程で収着体から分離されない膜を通
ることができるために、収着体は、細孔凝集及び表面流動の分離機構に従って膜
機能により特によく相互作用を与える。これらの膜は、脱着サイドから「充填」
する傾向にあり、最終的に膜の目詰まりを誘導する。ここで、重要な構成は、脱
着しにくい種がフローオフサイドで豊富になる傾向にあることであり、それは少
なくとも一時的に収着体のこのフローオフサイドを加熱するのに特に有効である
理由である。
【００１２】 本発明の適用可能な収着体は、収着体を通る電流の伝導を与えるのに十分な導
電率を有する材料から形成される好ましい実施態様からなる。特に好ましい実施
態様において、収着体は、相当する適したオーム抵抗を有する材料からなり、そ
の結果、収着体通る電流の伝導の際に、収着体はオーム抵抗加熱に従って、少な
くとも部分な加熱、領域的な加熱及び／又は全体加熱を受ける。 この好ましい実施態様の収着体は、電流を伝導する好適な手段によって提供さ
れ、例えば、収着体の両サイドに結合した正及び負電極との直接の接合によって
電源に接続されている。さらに、収着体の透過サイドの成膜化されていない（no
t-membranize）表面上で、分離層を透過した物質のための手段が考えられる。透
過のこの予想は、低い負圧でのポンピング、透過又は不活性気体流動の伝導、又
はそれと等価な方法によって生じうる。 しかし、また、加熱が赤外線又はマイクロ波照射等の別の加熱方法で行われる
場合には、もちろん収着体は非伝導材料から形成されていてもよい。
【００１３】 本発明の特に好ましい実施態様は、ほとんどその全外部表面上の膜分離層によ
って提供される収着体を含み、その透過物は、例えば収着体の内部の細孔を通し
て除去される。膜表面の拡大について、収着体の成膜化した外部表面は、好まし
くはラメラのように形成してもよい。 収着体は、多孔質であり、吸着特性を有する材料からなる。 本発明の好適な収着体の細孔サイズは、平均で10Å〜1mmである。 本発明の好適な収着体は、少なくとも1m2/g、好ましくは少なくとも10m2/g、
最も好ましくは250〜2000m2/gのBET表面を有する。典型的には、本発明の収着体
のBET表面は750〜2000m2/gである。 本発明の収着体に好適な材料は、例えば、木炭、焼結木炭、アモルファス及び
／又は熱分解炭素、適用可能なドープしたシリコン及びアルミニウム酸化物等の
セラミック、ゼオライト（タイプA、Y、ZSM5）、金属ドープゼオライト、ポリジ
アセチレン、ポリカルバゾール等の導電性ポリマー、炭素ドープしたシリコーン
エラストマー、ルボコン（Luvocom（登録商標））プラスチック、金属ドープし
たポリカーボネート、多孔質ガラス（クオーツ、バイコー（Vycor（登録商標）
））等を含む。特に好ましくは、木炭ベースの収着体であり、特に焼結木炭、又
は熱分解されるペーパー材料から形成されるものである。 そのような木炭ベース収着体は、成形した充填物の公知の生成方法に従って焼
結可能な材料からの形成体において比較的容易に生成できる。
【００１４】 本発明の収着体は、例えばパネル又はチューブとして形成されるほとんどすべ
ての外部形態で使用してもよい。特に好ましくは、押し出し成形によって形成さ
れる成形された充填物、特にラメラ構造を有するものの使用である。これらの生
成は、従来から長く知られている（ここで、炭素体、例えばFuel 1881, Vol. 60
, pp.817, DE 21 19 829, DE 36 18 426を参照のこと）。一般に、成形された木
炭部分の生成は、木炭／バインダー混合物のプレスによって生じ、次いで焼結及
び蒸気活性される。 特に好ましい実施態様において、焼結木炭は収着体材料として使用され、0.2
〜1.8kg/L、好ましくは0.4〜1.0kg/Lの密度、及び100m2/gよりも大きく、好まし
くは500m2/gよりも大きく、より好ましくは800m2/gよりも大きく、特に好ましく
は1000m2/gよりも大きく、さらに特に好ましくは1200m2/gよりも大きいBET表面
を有する。そのような焼結木炭材料は、吸着された成分の高い表面移動度を与え
る。さらに、そのような木炭材料は、フローオフチャネルのために細孔を適用す
るのに特に好適である。
【００１５】 本発明の好ましい実施態様において、収着体は熱分解性ペーパー含有基本マト
リックスから調製され、このマトリックスは適切に折り重ねられ、エンボス加工
され、成形されて、できる限り大きい外部表面及び最も小さい空間を有する収着
体を提供する。 それぞれの収着体は、平面的なペーパー含有基本マトリックス、特に高分子繊
維含有材料の基本マトリックスの熱分解、酸素除去、及び増加する温度で得ても
よい。ペーパー含有基本マトリックスは、結局グルーブパターンを伴う熱分解前
にエンボス加工してもよく、及び／又は種々の幾何学的配置でコンパクトなパッ
ケージに折り重ねてもよい。さらに、得られた収着体は、揮発性セラミック前駆
物質又は炭化水素化合物の化学気体堆積物によって修飾して、有利な細孔特性を
有する、堅く成膜化された、自己運搬（self carrying）収着体を得てもよい。
本発明に従って、熱分解されたペーパーを基に、使用可能な好ましい収着体は、
以下のように容易に、費用効果的に生成できる。
【００１６】 第一工程において、ガラス及び炭素繊維物質を適切なファイバーペーパーに加
え、それに芳香族樹脂等を含浸させる。 特に好適には、天然、半合成、及び／又は合成繊維物質からなるファイバーペ
ーパーである。繊維物質は熱分解／炭化の際に、焼しまりにおいて充分な多孔率
を与える。 好適な天然繊維物質は、アバカ、バンブー、麻、セルロース、アミロース、デ
ンプン、ポリオセス（polyoses）、リグニン、リンネル、麻、ジュート、サイザ
ル、ココヤシ、ケナフ、ラミー、ローゼル、サンヘンプ、ボンテンカ、リネン、
コットン、カポック、及びコーンストロー由来の繊維、アフリカハネガヤ、フィ
ック（fique）、ヘネッケン、マニラ麻、ニュウサイラン属、バガス、リンタ等
を含む。 好適な半合成繊維は、スルフェートセルロース、スルフィットセルロース、重
炭酸ナトリウムセルロース、セルロースエステル及びエーテル等のセルロース誘
導体、酢酸セルロース、アルギナート、ビスコース、クアム（cuam）レーヨン、
ポリイソプレン等から選択される。 好適な合成繊維は、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタンのホモポリマ
ー及びコポリマー、同様にガラス繊維、ガラス微小繊維等から選択される。 好ましい実施態様において、ペーパーは、アバカロングファイバーペーパー、
ティーバッグペーパー、リネンペーパー、ハンドメイドペーパー、プリントペー
パー、フィルターペーパー、ブロッティングペーパー、ウッド非含有ペーパー、
ウッド含有ペーパー、クラフトペーパー、クレープペーパー、ボードペーパー、
ボール紙、LWCペーパー、油紙、オーバーレイペーパー、包装紙、リサイクルペ
ーパー、合成繊維ペーパー、ティッシュ等から選択して使用される。 特に好適には、少なくとも1000m2/m3、好ましくは10000 m2/m3、特に好ましく
は20000 m2/m3の体積−表面関係を有するペーパーである。特に好ましくは、約2
0g/m2の坪量を有するリネンペーパー、又は約12g/m2の坪量を有するアバカロン
グファイバーペーパーである。
【００１７】 続いて、スクリーン印刷又はその他の方法により、シリコン酸化物と芳香族樹
脂との混合物は、例えば数μmの強度を有する薄層のガラス繊維サイドにグルー
ブ又はラインパターンの形態で適用してもよい。次いで、そのように予め処理さ
れたペーパーはエンボス加工されて、収着体のフローチャネルとして、後で提供
するグルーブのようなギザギザ（indentations）を有する構造を形成する。さら
に、ウェーブエンボス加工でペーパーをオーバーレイすることは有利な場合があ
り、加熱処理工程中に、収縮の可能性は、結局それによって補償される。 本発明のセンサーの作動中に直接透過及び／又は供給流動のために、及びそれ
らの流動特性を最適化するために、並行グローブの形態でグローブ構造を与える
ことが本発明において好ましい。ペーパーのその後の折り重ねによって、定義さ
れるフローオフチャネルが誘導され、膜の供給サイドの最適化したフローの乱れ
、同様に透過サイドの早い物質交換を与える。しかし、当業者によって選択され
る任意のその他の表面構造、例えばギザギザ、塊状等は、熱分解されるべき材料
の形態、及び膜の特別な利用に応じて適用してもよい。 本発明において特に好ましくは、ペーパー上約100nmの距離で、必要によりペ
ーパーシート上の1つのサイド又は2つのサイドで斜め方向のエンボス加工である
。特に好ましくは、透過サイドで構造上のエンボス加工であり、エンボス加工技
術、例えば当業者に知られているローラープレスの使用により形成してもよい。
【００１８】 次いで、これらのペーパー又はペーパーシートの2つは互いに重ねられて、エ
ンボス加工又は対角線上にエンボス加工されたグルーブは、ある角度で、好まし
くは直角で互いに重ねられ、パッケージに、特に二つ折りパッケージに最終的に
折り重ねられる。本発明において特に好適である折り重ねパッケージは、好まし
くは数百の折り重ねを有する。 そのような折り重ねパッケージはオーブンに移動され、好適な装置、例えばポ
ンプによって完全に吸引され、負圧とされる。 第一温度処理工程において、二つ折りパッケージは不活性気体下、例えばN2、
アルゴン等で、折り重ねパッケージのサイズに応じて一般に0.5〜3時間で、増加
した温度、例えば100〜250℃にされる。このプロセスの際、芳香族樹脂は硬化さ
れ、各領域で上部及び下部折り重ねは50〜500mbar、好ましくは約200mbarの相対
的な負圧まで収縮して、達成される。 第二温度処理において、二つ折りパッケージは不活性気体下で、好ましくは連
続的に吸引される炭化気体によって250℃〜800℃で炭化される。これは折り重ね
パッケージのサイズに応じて約2〜8時間で行われる。 次いで、第三温度処理工程において、二つ折りパッケージは約1000℃〜2000℃
で強化される。この結果、炭化ケイ素及び酸化ケイ素と炭化ケイ素の混合物は、
酸化ケイ素で予め被覆された部分で形成され、特に最終部品の充分な機械的安定
性及び化学的不活性を与える。 約500〜1800℃での第四温度処理工程において、強化された二つ折りパッケー
ジは、予め成膜化され、又は密閉されて、本発明で適用可能な収着体を生じる。
【００１９】 本発明の収着体は、好適な分離層を有する少なくとも1つの外部表面で与えら
れる。最も好ましい場合において、収着体はそれ自身膜である。好適な分離層は
、PTFE等のポリマー膜、ポリアクリロニトリルコポリマー膜、セルロース及び、
例えば酢酸セルロース、酪酸セルロース、硝酸セルロース等のセルロース誘導体
、ビスコース、ポリエーテルイミド、ポリ（オクチルメチルシラン）、ポリビニ
リデンクロリド、ポリアミド、ポリウレア、ポリフラン、ポリカーボネート、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリメチ
ルメタクリレート、エチルビニルアルコール、ポリジメチルシロキサン、ポリス
チレン、ポリビニルクロリド、ポリビニルフロリド、ポリ（エチレンテレフタレ
ート）、ポリイミド、ポリカプロラクタム、同様に種々のポリマーのコポリマー
を含む。 さらに、本発明の収着体上の好適な分離層は、例えばガラス、二酸化ケイ素、
シリケート、酸化アルミニウム、ペロブスカイト、窒化ホウ素、アルミノシリケ
ート、ゼオライト、酸化チタン、酸化ジルコニウム、ボロンシリケート、上記の
組み合わせ等から形成されるセラミック膜を含んでもよい。 遷移金属、例えばPd、Pt、Cu、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Au及び／又はAg、及び混
合物／合金等に基づく金属性膜の使用も本発明に従って実施可能である。 また、炭素繊維膜、1つ以上の壁部を有するカーボンナノチューブ、カーボン
モレキュラーシーブ、特に分離層としてCDV蒸着木炭の使用が可能であり、本発
明の特別な実施態様において特に好ましい。
【００２０】 成形充填物又は収着体上の炭素膜を生成するために、いわゆるCVD法が特に有
用である。これらについて、担体、本発明の場合における収着体折り重ねパッケ
ージは、高い温度で炭化水素除去複合体により処理される（G. Savage, "Carbon
-Carbon Composites", Chapman & Hall, London, 1993, pp85ff., US 3,960,769
及びUS 3,979,330を比較のこと）。 炭化水素除去複合体として、充分な揮発性を有するほとんどすべての公知の飽
和及び不飽和炭化水素を使用してもよい。例としては、メタン、エタン、エチレ
ン、アセチレン、C1-20の炭素数を有する線状及び分枝したアルカン、アルケン
及びアルキン、芳香族炭化水素、例えばベンゼン、ナフタレン等、ポリアルキル
、アルケニル、及びアルキニル残基、例えばトルエン、キシレン、クレゾール、
スチレン等により1つ以上置換された芳香族化合物が挙げられる。CVD法において
、これらは、主として不活性気体、例えば窒素、アルゴン等の低い濃度で使用さ
れる。また、それぞれの蒸着する気体混合物への水素及び／又は蒸気の添加が可
能である。
【００２１】 収着体上の蒸着した木炭膜の平等な分布について、文献に記載され、当業者に
よく知られているCVD法の変形、いわゆるCVI法（化学蒸着浸潤）（例えば、W. B
enzingerら、Carbon 1996, 34, page 1465）が使用される。ここで、炭化水素除
去複合体の分解気体は、連続真空を用いることによる膜の蒸着の際に収着体の表
面に吸着され、炭素は収着体の表面上に選択的に蒸着する（「フォースドフロー
CVI」）。このように、木炭膜の実質的により均一な細孔システムが達成される
。さらに、フォースドフローCVIを用いる細孔システムの均一化は膜の機械的安
定性を増大させる。必要により、2000℃までの温度で、さらに焼結工程をCVI成
膜化後に実施して、さらに均一性及び安定性を安定させてもよい。CVIプロセス
について、実質的に同じ上述の炭化水素除去複合体がCVD法において使用される
。 また、細孔システムは、得られた炭素膜の透過率があまりにも低い場合には、
短期間、酸化剤、例えば硝酸で膜を湿らせ、次いで熱で後処理することによって
、その後拡張してもよい。 特に好ましくは、揮発性炭化水素、好ましくは芳香族炭化水素、特にベンゼン
とわずかな正圧で折り重ねパッケージにブローされる水素との混合物、及び不活
性気体、好ましくは窒素と正面でブローされる水素との気体混合物であり、気体
混合物は、上部折り重ねと下部折り重ねの間のフローチャネルを通して流動する
。両方の気体混合物が接触する領域で、主として炭素は堆積され、密封し、従っ
て折り重ね列を予め成膜化する。
【００２２】 本発明で使用できる収着体で得られた炭素膜層の強度は、最大2mmであり、好
ましくは最大100μm、特に好ましくは最大10μmである。 好ましい実施態様において、触媒活性金属、特に貴金属、例えばルテニウム、
オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、プラチナ、銀、金、及び／又
は鉄、コバルトニッケル、及び銅は、さらに炭素膜に組み入れて、膜の分離選択
性を増大してもよい。
【００２３】 次いで、ペーパーベース上の収着体の上記の好ましい実施態様において、必要
により、第五温度処理工程及び最終温度処理工程で、電流は、折り重ねパッケー
ジの上部折り重ねと下部折り重ねに約500〜900℃で流される。続いて、窒素は表
面で送風され、前面で10％の水素を有する窒素が送風される。上部と下部折り重
ねの間の残りの伝導性接触部位で、短絡電流が生じ、この接触部位を炭素が水蒸
気によって酸化される温度に加熱し、これにより気体CO及び／又はCO2に減成さ
れる。上部と下部折り重ねの間の機械的な接触部位において、実質的にSiO2、ガ
ラス、又はSiCのみが残り、その成分を機械的及び化学的に安定化する。 次いで、炭素膜により成膜化された最終収着体は冷却される。 特に好ましい実施態様に従って、上述の成膜化された収着体は熱分解されたペ
ーパーのような基礎物質から膜パッケージとして形成される。収着体の大抵の任
意のその他の幾何学又は形態は本発明で適用できることは、当業者は分かってい
るであろう。しかし、それが最も小さな可能な空間で最も大きな可能な膜表面を
与えるので、特に好ましくは、折り重ねられた膜パッケージである。 好ましくは、本発明の装置は、エンボス加工された折り重ね構造から形成され
、折り重ね密度は1〜1000層/cm、好ましくは10〜100層/cmである。さらに好まし
くは、1μm〜5cm、好ましくは100μm〜5mmの膜レベルで最小の距離を有するエン
ボス加工されたフローチャネルである。
【００２４】 膜パッケージは、繊維含有ペーパーマトリックスの小型折り重ねパッケージへ
の多重折り重ね、次いで酸素除去下での熱分解及び上述のCVD蒸着された炭素を
用いる成膜化（membranisation）によって製造される。 収着体として特に好ましくは、エンボス加工され、折り重ねられた平面構造か
ら形成されるルート構造（root structure）である。 また、CVD炭素膜の代わりに、炭素繊維膜を本発明で使用してもよい。炭素繊
維膜は、例えばSofferら（US 5,925,591）による方法に従って、セルロース中空
繊維の熱分解によって簡単に製造できる。ここで、セルロース繊維層は多孔質収
着体に適用され、最終的に加熱されて、乾燥工程後に熱分解され、炭化触媒とし
て作用するルイス酸又は炭酸アンモニウムが、触媒反応の際に、ある時点で加え
られる。
【００２５】 モジュール中空繊維膜モジュールを使用して、これらは本発明でさらに非対称
的に加熱されるのが好ましい。 特定の実施態様において、炭素及び木炭膜と、金属膜、ポリマー膜及び／又は
酸化セラミック膜との組み合わせを本発明で提供してもよい。 木炭と金属膜との組み合わせの例としては、メタノールと水素の反応が挙げら
れ、本発明の装置は木炭から形成されるパラジウム被覆収着体を用い、形成され
るH2はPd/炭素膜を透過する。 得られた膜の透過率が低すぎる場合に、細孔システムを、後で、酸化剤、例え
ばHNO3で短時間、膜を湿らせ、次いで熱的に後処理することによって膨張させて
もよい。 本発明で適用可能な膜の細孔サイズは広い範囲で変化する。それらの異なる移
動度により流体混合物の特定の成分を分離するカーボンモレキュラーシーブ膜を
収着体に施すことは、本発明で可能である。そのようなカーボンモレキュラーシ
ーブ膜の細孔サイズはこれらに関連し、例えば気体の分離については、一般に最
大7Åの直径である。個々の成分の分縮の機構に従う分離について、本発明で適
用可能なそれぞれの膜の細孔は、ミクロ多孔性の記載された領域、すなわち20Å
未満の直径であってもよい。特に好ましくは、3〜20Åの平均細孔サイズを有す
る膜であり、さらに特に好ましくは3〜7Åである。
【００２６】 収着体装置を用いる流体混合物の分離のための本発明の方法は、分離されるべ
き流体混合物が分離層の外側に適用されるような方法で行われ、流体混合物の個
々の成分は多孔質収着体内へ分離層を透過する。透過物は細孔システムに収着（
吸着、化学吸着及び／又は吸収）され、収着種のサイト交換プロセス、収着体の
細孔システムにおける拡散及び／又は同様の輸送プロセスにより、表面流動によ
って分布される。 分離層の透過率を低下させる成分が、分離層のインサイツ再生の目的で分離層
及び収着体の直接接触により収着体に流動し、次いで成分が熱的なサポートによ
り脱着する収着体の脱着領域に輸送されることは、本発明において好ましい。 エネルギーの導入のために好適な装置による収着体の一部の加熱は、電気熱伝
導器、赤外線照射器、誘導加熱器、マイクロ波加熱器、UV照射器、ハロゲンロッ
ド加熱器によって、及び／又は高温流体を収着体に通すことによって実施しても
よい。 エネルギーの導入のために本発明で使用される装置は、透過する有機物質を酸
化させる脱着サイドで有利に配列した触媒を含んでもよく、その触媒は最終的に
多孔質セラミック担体上にPd、Cu、Ag、Pt又はNiを含む。
【００２７】 本発明の方法は、第二作業領域の温度が第一作業領域よりも低く、等しく又は
高くなるように選択される。 また、収着体に導入される触媒上の有機透過物の触媒酸化の反応熱が生成物の
脱着のために使用される場合、化学エネルギーを反応熱の形態で収着体に導入す
ることは、本発明の特定の実施態様で実現される。好適な触媒としては、例えば
最終的に収着体の多孔質セラミック担体の内部又は外部にあるPd、Ag、Cu、Pt及
びNiが挙げられる。 一般に、本発明の装置及び方法は、少なくとも1つの透過成分に関して、少な
くとも1つの作業領域において、第一作業領域から第二作業領域への濃度勾配の
生成及び／又は増大のための手段を提供することによって特徴付けられ、これら
の手段は、冷却又は加熱装置、負又は正圧、電位等の発生手段から選択される。 好ましくは、本発明の方法は、第一作業領域から第二作業領域へ減少する圧力
傾度により実施される。 一般に、収着体は分離層の透過サイドに配置される。別の実施態様において、
濃度勾配の生成手段は、分離層の透過サイドに好適な冷却装置を具備し、透過物
の連続的な凍結／凝縮を与える。
【００２８】 本発明の膜装置の透過サイドの追加の、又は別の冷却及び加熱装置において、
透過サイドの負圧の適用は、濃度勾配の生成又は増大に有利に適用できる。特に
気体混合物の分離について、本発明の膜装置の滞留サイド（第一作業領域）の正
圧の適用は、透過流動を増大する濃度勾配の生成に好適である。また、膜の滞留
サイドの正圧と透過サイドの負圧の組み合わせは、透過サイドの加熱又は冷却装
置と組み合わせて適用できる場合、本発明の好ましい実施態様に有利に適用でき
る。 イオン又は電気伝導性流体混合物の分離について、分離層での電位勾配の適用
は濃度勾配を生成するのに特に有利である。これに関して、電位勾配を膜装置の
両方の作業領域で電極のそれぞれの配置によって生成してもよく、好適な制御装
置によって制御可能であり、従って、膜選択性と同様に透過流動はそれぞれ制御
できる。 本発明の装置は、材料の組み合わせに応じて、3.2g/m2の適用後、10〜90重量
％の四塩化炭素量、少なくとも3重量％のベンゼン量、同様に少なくとも1mg/g、
好ましくは少なくとも75mg/gのヨー素量に達する。 一般に、本発明の流体分離は、マイナス200℃〜プラス1000℃の温度範囲で実
施してもよく、選択されるべき温度は、選択される装置及び解決されるべき分離
課題に個々に依存し、広い範囲で変化する。 分離の種類、実際の装置及び脱着されるべき成分に依存して、本発明の収着体
の脱着で要求される温度は、気体分離、浸透気化法及び蒸気透過について、-200
〜300℃であり、好ましくは0〜150℃である。個々の場合、特にセラミック収着
体の場合、それはより高い温度、500℃以上に加熱できる。凝縮相における分離
のために、20〜150℃の範囲の一般的な温度が好ましい。当業者は、好適な装置
によるそれぞれの分離法について、好適な温度を簡単な実験によって入手し、決
定するであろう。
【００２９】 ペロブスカイト膜上の酸素−窒素混合物の分離について、最大800℃又はそれ
より高い作業温度を使用してもよい。 本発明の装置、同様に本発明の方法は、種々の分離作業に適用してもよい。本
発明の装置により、気体混合物の個々の成分への一般的な分離、例えば空気から
の酸素抽出、プロセシング気体からの水素抽出、天然ガスからのCO2の分離、メ
タン及び／又はCO2の水素からの分離等は、強い負圧の適用又は圧力交換方法に
依存しないで、簡単で、費用効果な方法で達成してもよい。 本発明の装置での酸素−窒素混合物の分離に関して、酸素は使用される膜の種
類に応じて80重量％に高めてもよく、高い温度のペロブスカイト膜の場合には、
酸素透過により最大99重量％にも達する。 また、水素含有炭化水素混合物からの水素の分離、同様に天然ガスからのCO2
の分離は、本発明の装置の典型的な適用であり、炭化水素及びCO2は、それぞれ
透過物として濃縮される。 また、収着体及び膜に好適な材料の選択により、本発明の装置は、ペルトラク
ティブ（pertractive）法又は浸透気化法の流体混合物の分離、同様に蒸気透過
、空気及び気体の除湿及び／又は汚染除去、供給又は排出空気濾過等に使用して
もよい。
【００３０】 濾過適用における本発明の装置の特別な利点は、ここで粒子濾過が分子吸着と
結合することである。これは、非常に高い圧力（100bar）でさえ濾過プロセスが
可能である。フィルターの内部加熱は、吸着体の殺菌、同様にインサイツ再生を
与える。 また、透過は連続的に吸引してもよく、再生は濾過の要求が非常に低い場合に
、不連続的に実施してもよい。ここで、収着体は収着物質について中間の貯蔵室
として作用する。 一定の接触時間後に、第一作業領域から滞留物及び第二作業領域から透過物を
除去することは、分離方法で好ましくは実施してもよい。濃縮又は消費レベルの
さらなる増加のために、流体混合物は、膜の連続的な接続という意味で、本発明
の別の装置と接触させてもよい。この結果、既に抽出された滞留物は、例えば下
流及び／又は並行膜装置の第一作業領域の別の滞留物の除去のための巡回気体と
して、例えば循環させて使用してもよい。同様に、第二作業領域から得られる透
過物は、下流及び／又は並行膜装置の第二作業領域から脱着される成分を除去す
るのに使用してもよい。また、中間の冷却装置により本発明の複数個の装置にお
ける並行流体流動伝導も考えられる。本発明の幾つかの装置の平行及び／又は連
続接合によって、このような超純粋透過物又は滞留物は、それぞれ凝集相又は非
凝集相において流体混合物から抽出してもよい。 酸素−窒素分離について、本発明の装置は、ゼオライト膜（ゼオライトPSA技
術）を有する下流の圧力振動吸着システムにより有利に作動でき、すでに低温で
特に濃縮した透過物を得てもよい。また、ペロブスカイト膜装置の下流の接続は
、そのような分離におけるさらに酸素の濃縮のために提供してもよい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｌ 9/16 Ａ６１Ｌ 9/16 Ｆ Ｂ０１Ｄ 53/22 Ｂ０１Ｄ 53/22 61/36 61/36 63/02 63/02 71/02 ５００ 71/02 ５００ 71/10 71/10 71/16 71/16 71/18 71/18 71/20 71/20 71/26 71/26 71/30 71/30 71/36 71/36 71/42 71/42 71/44 71/44 71/50 71/50 71/54 71/54 71/64 71/64 71/70 71/70 Ｂ０１Ｊ 20/08 Ｂ０１Ｊ 20/08 Ｂ 20/18 20/18 Ｂ 20/20 20/20 Ｂ 20/26 20/26 Ａ 20/28 20/28 Ａ Ｚ 20/34 20/34 Ｈ Ｃ０１Ｂ 3/56 Ｃ０１Ｂ 3/56 Ｚ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4C080 AA05 AA09 BB05 CC01 HH08 JJ03 JJ06 KK08 LL02 LL10 MM02 MM04 MM05 MM06 MM18 MM22 MM31 NN01 NN05 QQ11 QQ12 4D006 GA25 GA28 GA41 HA01 HA59 KA72 KB12 KE16Q MA01 MA03 MA09 MA22 MA31 MC01 MC02 MC03 MC04 MC05 MC16 MC17 MC18 MC21 MC22 MC23 MC25 MC30 MC39 MC49 MC52 MC54 MC58 MC65 PA02 PB17 PB18 PB62 PB64 PB66 PC69 4G066 AA04B AA20B AA23B AA42B AA61B AA71B AA72B AC12B AC25B BA03 BA26 CA35 CA37 CA38 DA03 DA04 GA02 GA03 4G140 FA01 FA02 FA04 FB04 FB05 FC01 FE01

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも1つの外面が分離層と直接接触している収着性多
    孔質体、その多孔質体への熱脱着エネルギーの目的とされた導入のために非対称
    的に加熱するための手段、気圧傾度を生成するための手段、さらに分離層に浸潤
    する物質を除去するための手段、ポリマー、炭素繊維、及び炭素様材料及び／又
    は金属性材料及び／又は酸化物及び非酸化物セラミック材料及び／又はガラスか
    らなる分離層を具備する流体混合物を分離する装置。
  2. 【請求項２】 多孔質体が木炭、焼結木炭、アモルファス及び／又は熱分解
    性炭素、炭素繊維、導電性セラミック、ドープ及び非ドープのシリコン及びアル
    ミニウム酸化物、SiC、ゼオライト、金属ドープゼオライト、導電性ポリマー、
    ポリジアセチレン、ポリカルバゾール、炭素ドープシリコーンエラストマー、ル
    ボコンプラスチック、金属ドープポリカーボネート、多孔質ガラス、ガラス繊維
    、多孔質酸化チタン、酸化ジルコニウム等、同様にそれらの混合物からなる、請
    求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 多孔質体が少なくとも1m2/g、好ましくは少なくとも10m2/g
    、より好ましくは少なくともの50m2/g、特に好ましくは250〜2000m2/gのBET表面
    を有する、請求項１又は２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 分離層がPTFE、ポリアクリロニトリルコポリマー、セルロー
    ス、酢酸セルロース、酪酸セルロース、硝酸セルロース、ビスコース、ポリエー
    テルイミド、ポリ（オクチルメチルシラン）、ポリビニリデンクロリド、ポリア
    ミド、ポリウレア、ポリフラン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピ
    レン、及び／又はそれらのコポリマーからなる群から選択されるポリマー膜を含
    む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
  5. 【請求項５】 分離層が炭素繊維、木炭、熱分解炭素、1つ以上の壁を有す
    るカーボンナノチューブ、カーボンモレキュラーシーブ、特にCDV蒸着木炭から
    なる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
  6. 【請求項６】 分離層の平均細孔直径が約3〜7Åである、請求項５に記載の
    装置。
  7. 【請求項７】 分離層がPd、Pt、Cu、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Au、及び／又は
    Ag及びそれらの混合物／合金等の遷移金属から形成される金属性膜を含む、請求
    項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
  8. 【請求項８】 分離層がガラス、シリカ、シリケート、酸化アルミニウム、
    アルミニウムシリケート、ゼオライト、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化ホ
    ウ素、ボロンシリケート、SiC、窒化チタン、前記のものの組み合わせ等からな
    る群から選択されるセラミックの膜を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載
    の装置。
  9. 【請求項９】 分離層がポリマー膜、金属性膜、又は酸化物又は非酸化物セ
    ラミックと組み合わせた炭素又は木炭を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記
    載の装置。
  10. 【請求項１０】 分離層が遷移金属、好ましくは遷移金属を含むFe、Ni、Co
    を含浸させた炭素又は木炭を含み、酸素、窒素、又は一酸化炭素、又は水素を選
    択的に収着及び浸透する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 脱離エネルギーを熱、電気及び／又は放射エネルギーとし
    て多孔質体に導入する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 エネルギーを導入するための装置が電熱伝導体、導電性多
    孔質体の電力供給用電極、赤外線照射器、誘導加熱器、マイクロ波加熱器、UV照
    射器、及び／又は熱流体流を通すための装置を含む、請求項１〜１１のいずれか
    一項に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 エネルギーを導入するための装置が、脱着サイドに配列し
    、浸透する有機材料を酸化させる触媒を含み、該触媒がPd、Cu、Ag、Pt、又はNi
    を含み、適用可能な場合には多孔質セラミック担体上にそれらを有していてもよ
    い、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 非対称な加熱が、浸透物の温度増加を保持物の少なくとも
    50％高くする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 装置がエンボス加工され折り重ねられた構造を含み、折り
    重ね密度が1〜1000層／cm、好ましくは10〜100層／cmである、請求項１〜１４の
    いずれか一項に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 装置が、1μm〜5cm、好ましくは100μm〜5mmの膜レベルの
    最小距離でエンボス加工されたフローチャネルを含む、請求項１〜１５のいずれ
    か一項に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 収着体としてルート構造を使用し、その結果エンボス加工
    され、折り重ねられた平面構造を生じる請求項１〜１６のいずれか一項に記載の
    装置。
  18. 【請求項１８】 吸着性多孔質体がそれ自体膜である、請求項１〜１７のい
    ずれか一項に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 少なくとも2つの成分の流体混合物の分離方法であって、 a）分離層を第一作業領域で分離されるべき流体混合物と接触させる工程と、 b）分離層により少なくとも1つの成分を収着体に浸透させる工程と、 c）吸着チャネルとして作用する収着体の領域を通して分離されるべき流体混合
    物の少なくとも1つの成分を収着体の脱着領域に移動させる工程と、 d）脱着領域に存在する成分の少なくとも1つの第二作業領域への、熱的にサポー
    トされた脱離工程を含む前記方法。
  20. 【請求項２０】 膜及び／又は膜のように作用する気体分離システムの選択
    性及び／又は透過性を増大する方法であって、好ましくは1つの主成分及び少な
    くとも1つの第二成分は分離層及び／又は膜システムを少なくとも部分的に透過
    し、1つの主成分は選択された圧力及び温度条件で第二成分よりも少なくとも10
    倍短い滞留時間を有し、膜又は膜のように作用する気体分離システムはインサイ
    ツで非対照的に加熱される前記方法。
  21. 【請求項２１】 第二成分が1ppm〜50体積％の濃度で供給材料に存在する、
    請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 分離層の透過性を減少させる成分を、インサイツ再生の目
    的で分離層を直接収着体と接触させて収着体に排出し、その後、その成分が熱に
    よって脱着する収着体の脱着領域に移動させる請求項１９〜２１のいずれか一項
    に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 収着体が多孔質であり、かつ吸着性、化学吸着性及び／又
    は吸収性を有する、請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 収着体に収着された流体成分の移動が収着種の位置の交換
    、収着物の表面流動等によって実質的に生じる、請求項１９〜２３のいずれか一
    項に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 少なくとも1つの作業領域において、第一作業領域から第
    二作業領域へ少なくとも1つの透過する成分に関する濃度勾配の生成及び／又は
    促進のための手段が提供され、これらの手段が冷却又は加熱装置、正又は負圧、
    電位等の生成手段から選択される、請求項１９〜２４のいずれか一項に記載の方
    法。
  26. 【請求項２６】 分離層がポリマー膜、セラミック膜、金属性膜、炭素膜、
    及び／又は木炭繊維膜を含む、請求項１９〜２５のいずれか一項に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 収着体が炭素、木炭、セラミック、シリコン酸化物、酸化
    アルミニウム、ゼオライト、アルミノシリケート、酸化チタン、酸化ジルコニウ
    ム、ボロンシリケート、多孔質ガラス、窒化ホウ素、及びそれらの混合物から選
    択される材料からなる、請求項１９〜２６のいずれか一項に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 第二作業領域の温度が第一作業領域よりも低く、又は高く
    、あるいは第一作業領域と等しい、請求項１９〜２７のいずれか一項に記載の方
    法。
  29. 【請求項２９】 加熱相の際に生じる透過物の媒体温度増加が滞留物よりも
    少なくとも50％高く、好ましくは少なくとも200％高く、特に好ましくは少なく
    とも500％高い、請求項１９〜２８のいずれか一項に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 適用した圧力傾度が第一作業領域から第二作業領域へ減少
    する、請求項１９〜２９のいずれか一項に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 流体分離がマイナス200℃〜プラス1000℃の温度範囲で生
    じる、請求項１９〜３０のいずれか一項に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 中空炭素繊維膜モジュールを非対照的に加熱する、請求項
    １９〜３１のいずれか一項に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 空気及び気体の蒸気浸透、浸透気化法、脱湿、及び／又は
    殺菌、供給及び排出空気濾過等のための請求項１〜１８のいずれか一項に記載の
    装置及び／又は請求項１９〜３２のいずれか一項に記載の方法の使用。
  34. 【請求項３４】 特にメタノールと水蒸気との反応のための膜反応器であり
    、形成されたH2が膜に浸潤する前記膜反応器の請求項１〜１８のいずれか一項に
    記載の装置及び／又は請求項１９〜３２のいずれか一項に記載の方法の使用。
  35. 【請求項３５】 例えばCO2の天然ガスからの分離、メタン及び／又は二酸
    化炭素の水素からの分離、同様に酸素の酸素−窒素混合物からの分離のような一
    般的な気体分離において、特に透過物に多く含まれる空気湿度、酸素の存在下で
    の請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置及び／又は請求項１９〜３２のい
    ずれか一項に記載の方法の使用。
  36. 【請求項３６】 透過物又は滞留物として得られる水素の水素含有炭化水素
    混合物からの分離のための請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置及び／又
    は請求項１９〜３２のいずれか一項に記載の方法の使用。
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